1、LTE第12版以及演進簡介：基于LTE無線接入技術的4G移動寬帶統的已經進入了大規模的部署階段， 截止2011年末已經有1200萬用戶，并且預計在2015年達到5億用戶。現在開 始部署的LTE是基于3GPP8/9版本，也就是LTE的第一個版本。但是為了滿足 合理的滿足運營商和用戶的期望，持續的提高運營商和用戶的體驗，LTE無線接入技術會不斷的向前演進。LTE的演進中道路中的第一步被稱作 TLE-A，是作為3GPP Re1-10中的一 部分于2010年定案的。版本10在各個方面擴充和提高LTE無線接入技術的性能， 包括傳輸大于20MHZ!勺帶寬和通過載波整合來提高頻譜的適應性，加強了基于擴 展和

2、更彈性化的參考信號的結構的多天線傳輸技術。同時介紹了繼電保護功能， 也意味著不僅可以把LTE應用在網絡接入中，還可以作為一種無線回路(wireless backhauli ng)的解決方案。最近，3GPP已經進入LTE Re1-11的最后階段了。除此之外，為了更好的改 良 Re1-10 中的一些部分，LTE Re1-11 包括了 CoMP(coordinated multipoint transmission/reception)的一些基本功能，同時為了提高能效和降低干擾而改良了載波結構。滿足支持 GSM,HSP和LTE的終端和基站更高的性能要求，也是Re1-11版本的任務之一。對于LTE R

3、el-10/11版本來說另一個主要關注點是加強對于局部地區接入和 通信的非均勻部署。雖然這樣的部署，既低功率節點部署在大功率節點的覆蓋下 已經在第一個LTE版本已經實現(已經更早的無線接入技術，包括3G/HSPA和2G的GSM中)，10/11版本又引入了額外的功能，以增強異構部署和擴展低功率 節點的范圍，尤其是廣域和局域層運行在同一個載波頻率上時。由于LTE 11版本的規范已經進入尾聲，3GPP逐漸把重點轉移到下一個主要 的步驟上，有時被簡稱為LTE-B (如圖1)。本文的目的是一些LTE進一步演進 上的一些關鍵技術。圖一：LTE的演進2進一步加強局域接入改善通信容量和擴展無線接入網可達到數據

4、速率的關鍵是進一步的密致化 的網絡，即網絡節點的數目增加，從而使用戶終端物理上更加接近網絡節點。 除 了直接大規模部署致密化網絡，網絡的致密化還可以由在現有的宏節點層覆蓋下 的互補的低功率節點實現。在這樣的異構部署，在本地，低功耗節點提供了非常高的通信能力和服務水平 （終 端用戶吞吐量），例如：當宏層提供全區域覆蓋時的室內和戶外熱點位置。因此 除了廣域覆蓋宏層，低功率節點同樣能夠提供局部地區的網絡接入。相比更常規的宏層部署，在一般情況下，當考慮本地區域層的部署時，重要 的是要理解和考慮到這種部署方面的特點和限制的差異。例如，雖然通常來說低部署量，運行成本和能耗是三個非常重要的方面， 但是這些方

5、面應該在局域接入 部署中被進一步強調。因為大量的這樣部署的網絡節點中，每個節點的負載和使 用率往往還比較低。同時，當本地區域層部署在終端隨時可以接回的宏層下時，局部區域層的 可靠性和覆蓋要相較于非常高的可靠性和覆蓋范圍要求的宏層而言得到一定程 度的降低。就傳輸而言，對每個局部區域的節點而言同時處于活躍的用戶終端非常少。 可以預期，由于非常低的平均負載和非常高的瞬間數據傳輸率，傳輸動態范圍變 化會非常大最后，與宏層相比，可以預期的是：在局部區域層，用戶終端將是靜止的或 者緩慢的移動。LTE從第一個版本開始就能夠在很寬的范圍內擁有良好的表現，包括廣域接 入和局域接入。然而，隨著對搞數據速率的穩定性

6、的關注， 針對當地區域的情況 進一步優化，應考慮到上述的要求。2.1離散頻率的局域接入正如上文提到的，在異構部署的 3GPP業務包括Rel-11，主要集中在相同的 頻率操作，即廣域和局域層在同一載波頻率上運行。 主要原因是，特別是對擁有 有限的頻譜的運營商，他們不必為各層分裂頻譜，減少帶寬，也可實現的數據速 率可在每一層中傳輸。因此，現在 3GPP中功能的焦點主要針對處理中的相同頻 率的部署的不同層之間的層間干擾。然而，由于較低的頻率已經被蜂窩和非蜂窩服務大量使用，在未來的可用頻 譜將主要集中在更高的頻率（3.5GHZ甚至更高）。在一般情況下，更高的頻帶 不太適合于使用在一個宏內部署。并且，在

7、世界的某些地區，在室外使用3.5 GHz 頻段和最大輸出功率受到一定的監管和限制。隨著更高的頻帶在宏層使用上的受限， 需要更多地考慮附加在宏層之下的工 作在高頻并且頻率離散的局域接入。這樣頻率分離的局域部署不僅避免了在 Rel-11中提出并討論過的相同頻率的部署的層間干擾問題，相比運行在相同的 頻率下，它也提供了一些額外的好處。目前，在3GPP中，許多方面，局域接入節點對 RF要求與廣域一樣嚴格。 其中一個原因是，3GPP-直假設局域和廣域部署可以共享相同的頻帶。對RF的要求十分嚴格，例如相鄰信道受到抑制時，為避免阻塞靠近本地區域的臨近局域 節點，會連接到具有高輸出功率的并可能在相鄰頻域的廣域

8、層。然而，如果額外的頻帶只能被用于本地區域訪問，它是能夠放松局域接入節點的對RF要求的。離散頻率的部署方式，還允許在廣域和局域層采取不同的雙工方案。總之， 相較最新的廣域部署，現在對局部地區部署的興趣正在不斷增加， 在這種情況下 TDD越來越重要。例如，現有的廣域的 FDD網絡可以由局域層使用TDD來補充。 為了更好地處理在一個局域內流量的高度動態變化，這時從一個局域接入節點發 送或接收數據的終端的數目可以非常小， 動態TDD是十分有益并且必要的。在動 態TDD中,網絡可以動態地使上行鏈路或下行鏈路傳輸的子幀與瞬時流量的情況 相匹配，這會讓用戶終端的性能得到改進。動態 TDD要求離散頻率的局域

9、部署， 以避免層間干擾。例如，如果廣域層的下行鏈路傳輸干擾到局域層的上行鏈路傳 輸，可能會嚴重限制局域層的性能。2-2廣域和局域的交互-軟小區傳統的局域接入運營方式是局域節點自建獨立的小區， 這些小區單獨運行并 且相對獨立于疊加在局域層上的宏層。在這種情況下，低功率節點傳輸與小區相 關聯的所有的信號，包括特定小區的參考信號和同步信號，以及系統的全套信息。 此外，移動裝置只能單一地與一個局域節點或一個宏節點連通。很顯然，一個獨立的節點不管是否存在廣域層都可以運行。然后終端在廣域 已經覆蓋的到的地方，通過一個更綜合的方式，既同時連接到廣域和局域兩個層 獲以取更多的好處。如圖2中所示，軟小區，是一種

10、使所述終端具有雙連接的手 段：1廣域層通過錨載波(降載波)，用于傳輸系統信息，基本的無線資源控制(RRC信令和可能的低速率高可靠性的用戶數據2局域層通過升載波，用于大量的高速率用戶數據。此外，升載波傳輸應該在沒有特定小區的參考信號和無系統信息的傳輸時有非常陡峭的性質以達到最小能量的開銷。實際上，升載波應該只在發送信息給終端的子幀的載波中存在。陡峭性能傳輸(ultra-lean tran smissio ns )不僅造 就了一個非常節能的局域層，降低了運營成本，同時也降低了干擾水平。這對非 常密集的區域部署起到了十分關鍵的推動作用，否則，從低到中等負荷都會受到不同程度的干擾。此外，軟小區也將提供

11、了穩定性性和移動性方面的好處。在升連接丟失的情 況下，終端仍然通過錨載波連接，從而避免一個完整的無線鏈接的失敗。 廣域層 也可以幫助終端減少復雜性和功耗，例如，通過終端尋找局域節點時提供輔助信 息。最后，動態TDD和寬松的RF要求都要作用于升載波上，以實現在上一節所 討論的好處。圖2：軟小區廣域和局域層的雙連接錨載波和升載波傳輸的調度分別受廣域和局域節點的控制。因此，兩個載波 有單獨的調度器，也沒有要求層與層之間的互連低延遲。顯然，在一個軟小區部署中當廣域和局域層緊密互通時，在局域層之上當有 一個覆蓋全區域的宏層運行。低功耗的局域節點被部署在偏遠地區，那里沒有廣 域覆蓋，這時顯然需要獨立運行的

12、低功耗節點。 以現有LTE規格和局域優化已能 初步提供特定產品以供選擇來看， 這樣的部署是可能的，例如，在輸出功率和容 量方面。前一節中提到的增強，即寬松的 RF要求和動態TDD也可以適用于這 種獨立的情況。同一個節點可以運行為一個獨立節點或作為軟小區配置的一部分-的兩者之間的差別僅是傳輸信號的不同。對不同的終端，節點甚至可以有不同的表現。 因此，從單機運行向軟小區轉移很簡單。3多天線增強從LTE第一個版本就出現并且在后續版本中得到的進一步增強的不同類型的 多天線傳輸技術已經在LTE的無線接入技術中成為不可分割的一部分。 更具體地 來說，Rel-10擴展的下行鏈路的空間復用多達 8層，上行鏈路

13、的空間復用多達 四個層。這項工作的一個重要組成部分，是引入更靈活的下行參考信號結構，為新型天線的安排和新的傳輸技術，鋪平了道路，如CoMP作為一個擴展的Rel-8 的參考信號結構一一一個用于解調和信道狀態報告的單一參考信號類型，Rel-10允許通過解調參考信號（DM-RS和信道狀態信息的參考信號（CSI-RS）來分離 這兩個功能，對兩個功能分別進行了優化。在Rel-11，擴展的參考信號結構也可通過引入增強的物理下行鏈路控制信道（ePDCCH用到L1/L2控制信令中。從REL-11到REL-12, 個懸而未決的問題是如何增強 CSI反饋3。由于 在REL-11的技術和結果中存在巨大的分歧，第一階

14、段應是進行協調并統一標準 以確保能夠介紹相關增強功能。在 Rel-12的中CSI反饋增強的候選方案包括： 在基站處設四個天線，增強頻域中的相鄰間隔尺寸。3.1陣列天線系統和波束成型相比傳統的部署中通過饋線電纜連接到收發器的無源天線，有源陣列天線系統（AAS，RF元件，如功率放大器和收發器集成天線陣列，提供了以下幾個好 處。不僅電纜損耗減少，從而改善性能和減少能源消耗，而且安裝工作得以簡化， 并減少所需的設備空間。不幸的是，由于缺少相關的RF和電磁兼容性（EMC要求，用于有源天線陣列系統的支持在 3GPF中是有限的。因此還要繼續在 Rel-11 開始研究這些資料，在 Rel-12的中定義這些需求

15、和進行相應的測試方法是十分 必要的。空間維度是AAS的關鍵方面，它會增加問題的復雜度，有可能還要可能 需要一些有限的（OTA測試使用。法規要求應該要考慮并且無線多標準應該被 視為基準。為了限制工作的范圍，包括載波指定傾斜和可變波束寬度在內的基本 功能都應該考慮在內以建立一個基準線方法學和術語，如果需要的話，可以拓展到更先進的功能。相較于建立需要的相關性能，定義更高性能的有效率是有限的， 例如仰角波束形成或大規模 MIM O相較于常規帶有小區專用的帶反饋的扇形天 線相比他可以更好的利用高程域，有源天線還可以使用更先進的天線理念例如垂 直堆疊天線元素。幾個可能的技術是，包括動態的特定終端的下傾，多

16、用戶MIMO 和垂直的扇區化。發展過程的一個自然步驟是吧海拔域的水平域的波束形成一起 考慮。不同方法的性能是基于信道和傳播模型的。其中信道模型是要在開始時候定義的。現有的在Rel-10/11CSI定義的饋機制中應被視為基準，以確定潛在的 改進。此外，有靈活的回程需求的 CoMP應該成為核心以擴大CoMP勺應用。協作多點的傳輸和接收協作多點傳輸和接受最初是為了減少小區內部干擾， 但是同樣也可以用于增 加覆蓋面積。目前為止，3GPF已經考慮到了上行和下行鏈路。上行 CoMP艮大程 度上是在盡可能的減少需求情況下達到更多的指定的工作， 盡管一些增強上行正 交性的小的增強的功能是第十一版本的一部分。下

17、行 CoMP另一方面，主要 在該地區的CSI反饋方面需要一個較大的努力。鑒于此目的，多點CSI反饋網絡 構架在版本里應運而生。由于 CoMF中還有很多未解決的問題，這些問題還 要使用，所以這些工作在第十二版本中應該還要繼續， 例如多點CSI和下行控制 信道的增強。精益載波能量效益在無線通信中變得越來越重要。由于電池的限制，設備端的能量效 率更加重要，在網絡端的能量效率也越來越被人們關注。除了追求一個更穩定， 提高能源效率還可以提供很大的經濟效益。對于大多數運營商來說，很大一部分網絡運行的能量是由整體運行開支消耗 的。為了減少運行成本，提高能量效率是非常重要的，因為未來的能量的價格會 越來越高。

18、減少基站的能源消耗可能會開啟新的部署方案，例如在沒有電站可以介入的 地方，提供太陽能供電的大小合適的基站。 這對于在農村地區以至于全世界發展 移動帶寬服務是相當重要的。網絡的能源效率在很大程度上是一個執行問題，然而，特殊功能的實現要么 減少要么增加能量效率。很大一部分的能量是在在小區節點的放大器直接或者非 直接的消耗的尤其是高能源消耗的節點。 此外目前可用的能量放大器的能量消耗 與放大的功率輸出是遠遠不成比例的，即使是在低功率輸出時候也消耗著不可忽 視的能量，例如當只有有限的控制信號在另外一個空的小區內傳輸的。減少那些一直需要發送的信號顯得尤為重要，因為在沒有數據要發送的時候他可以讓基站 關掉

19、發送電路。在十一版本中，一個修改過的載波結構，在發送當小區指定的參考信號并且 刪除五個子幀中四個子幀時候和 ePDCC被控制信號使用時被引進。他不但改善 網絡能量消耗效率，而且減少低到中等鏈路的干擾，允許更高的最終用戶的吞吐 量，并提高了系統的效率。在十一版本中的修改過的載波結構只能在與載波聚合的時候使用，限制了他 的使用。為了增加靈活性，在沒有在 Rel-12的載波聚合的情況下，優選也支持 精益載體，和Rel-11精益載體相比，這樣的單機載體需要支持空閑模式操作和 系統信息的分布。精藝載波的內部，無論是在Rel-11載體聚合有限版本和在Rel-12的一個潛在的單機版，都是向后兼容性的影響。并

20、不是所有的傳統終端 所期望的信號將被發送偽作為精益載體的一部分，證明了只有心的終端才能訪問精藝載波。精藝載波的發展會在實際中受限于載波的限制，這些載波由于，沒有合法的終端運行還沒有被LTE使用機器類型通信當今世界正在朝著網絡化發展，并且所有的設備可以互聯還可以通信。 因此, 很多領域如運輸和物流，智能電網，電子醫療等，在各種通信設備和交通的預期 會有一個顯著增長。所有可以從網絡連接獲益的設備都會被互聯，并且互聯的數 量會遠遠超過注入智能手機等的以人為中心的設備。很顯然，有很多機器類通信的使用場景和情況例如下圖3,定義一個單一的節點是很困難的。例如一個遠程 監控攝像機對網絡提出一個要求相對于貨物

21、跟蹤應用程序監控一個集裝箱位置 是相當不同的，后面兩個典型的例子中的挑戰不是要發送的數據量， 卻是通信設 備的巨大數量和低消費的要求和在終端的非常低的能量消耗。Consumer ElectronicsFigure 1: Examples of machi ne-type com muni cati on.SecuritySmart Transportatj onSmart grids Surveillance ePar/ment應考慮以更好的進雖然LTE是能夠處理廣泛的機器類型通信方案今天已經, 步增強和改進，1支持低價位和低復雜度的設備類型以匹配低的性能要求2允許低能量消耗的數據傳輸，保證長

22、時間的通信3在每個單元內部處理大量設備尋找低價位的MTC設備類型的技術在當前是是被認為 3GPF中11版本的研究 的一部分，這些技術，半雙工操作，降低峰值數據速率和減少帶寬操作（小于 20 MHZ是特別讓人感興趣的。但如果天線被允許（相對于當前對作為基準的雙 路接受的要求）并且最大上行傳輸能量被減少的話附加的簡化功能是可以實現 的。然而，必須保證小區覆蓋的丟失和小區頻譜效率可以有效的限制。為了使電池有更高的持續時間，每個設備的數據傳輸所消耗的能量都要被減 少的最小。對于不是很頻繁的數據傳輸，如果DRX周期可以延長的話能量消耗會 被很大的減少。這使得設備利用延長睡眠時間，同時在不發送數據時最大限

23、度地 減少讀取的控制通道和流動性相關的測量。 此外，不頻繁傳輸少量的用戶數據通 常與信令程序是相關的，這些信令程序有時從功耗的角度來看， 比數據傳輸本身 更昂貴。因此，偶然的小的數據傳輸可以簡化這些程序提供顯著的好處。由于連接的機器數量回答道一個相當大的數量， 機制要處理小區內的相當大的數 量的設備，被稱為增強的訪問限制的下載控制方案正在被 LTE中的第十一版本只 作為標準以防止由于大量訪問引起的 RAN的過負載。通常的來說，每個連接的設備可以導致非常大的控制計劃的下載，因此在減 少每個通信設備的信令引起的網絡壓力時候輕量級的信令程序亟待出現。注意一個輕量級的信令方案可能在同一時間提高設備電池

24、消耗。設備間通信最近鄰近的應用程序和服務社會的技術發展趨勢和日益增加的市場利率在 短距離通信中引發了研究和發掘潛在的直接設備到設備（D2D通信的標準化社區，在許可（移動）和無牌（或不使用）譜678。因此，3GPP已經開始研究基于鄰近的服務相關需求和可能的技術引擎9。3GPP考慮的兩個主要 直接設備到設備的通信用例是接近為基礎的社會網絡和 國家安全，公共安全（NSPS 對于這些用力，可以分為兩個情況：1接近檢測，其中一個設備在其附近發現另一個設備（及可能也決定了所提 供的服務的類型），2兩個設備間的通信基于鄰近的社交網絡，首先可實現接近檢測，其次是通信階段，可通過蜂窩 網絡或通過直接的設備到設備

25、通信鏈路。在這兩種情況下有理由相信基礎網絡覆 蓋可以提供網絡幫助。該網絡可以協助諸如與時間同步， 發現信號配置，以及身 份和安全管理，相較于一般的技術提供更快更有效的機制。因此，在3GPP的研究應該從調查網絡輔助接近檢測。為了公眾的安全，另一方面也需要支持通信在沒有網絡覆蓋的情況。設備到 設備的直接通信因此也是這種使用情況下的要求。這種強烈的需求非常不同于商 業服務，并可能影響的無線接口的設計。 鑒于這種原因，尋求在一般公共安全系 統的基于3GPP的系統寬度的研究是首選的，而不是在指定設備到設備的通信間 直接開始工作。結論本文提供了一些可能成為LTE REL-12領域的高層次概述，包括額外的功

26、能， 例如針對當地區域的訪問和異構部署， 多天線增強，能源效率的改進，進一步提 高支持機器類型通信，以及不同方面的設備到設備的直接通信。顯然，LTE是非常復雜的平臺，并將持續的發展以滿足更新的要求和更多的情況。參考1 E. Dahlman, S. Parkvall, J. Sk ? Id, “4G - LTE/LTE-Advaneedfor Mobile Broadband” , Academic Press, Oxford, UK, 20112 Heavy Readi ng,“ LTE TDD Operator Busin ess Case & Adopti onForecast ” , March 20113 RP-120413,“ FurtherDownlinkMIMO Enhancement forLTE-Advaneed, ” 3GPP RAN Plenary, Xiamen, China, Feb. 28 - March 2, 20124 3GPP TR 36.888,“ Study on provision of low-cost Machi ne-TypeCom mun i